銑床控制電路

1、5.3 X62W型銑床電氣控制分析銑床主要用于加工零件的平面、斜面、溝槽等型面，裝上分度頭以后，可以加工直齒輪或螺旋面，裝上回轉(zhuǎn)圓工作臺則可以加工凸輪和弧形槽。銑床用途廣泛，在金屬切削機床中的使用數(shù)量僅次于車床。其種類很多，有臥銑、立銑、龍門銑、仿形銑及各種專用銑床。X62W型臥式萬能銑床是應(yīng)用最廣泛的銑床之一。 主要結(jié)構(gòu)和運動特點X62W型萬能銑床主要由床身、懸梁、刀桿支架、工作臺、上下溜板和升降臺等幾部分組成。其正面外形結(jié)構(gòu)如圖5-5所示，床身固定在底座上，內(nèi)裝主軸電動機及傳動、變速機構(gòu)；床身頂部有水平導(dǎo)軌，懸梁可沿導(dǎo)軌水平移動，用以調(diào)整銑刀的位置；刀桿支架裝在懸梁上，可在懸梁上水平移動；

2、升降臺可沿床身上的垂直導(dǎo)軌上下移動；下溜板在升降臺的水平導(dǎo)軌上可做平行于主軸軸線方向的橫向移動；工作臺安裝在上溜板上，可在下溜板導(dǎo)軌上做水平方向垂直于主軸軸線的縱向移動。1底座；2進給電動機；3升降臺；4進給變速手柄及數(shù)字盤；5工作臺升降及橫向操縱手柄；6下溜板；7上溜板；8縱向操縱手柄；9工作臺；10刀桿支架；11懸梁；12主軸；13主軸變速數(shù)字盤；14主軸變速手柄；15床身（立柱）；16主軸電動機圖5-5 X62W型萬能銑床外形結(jié)構(gòu)此外，溜板可繞垂直軸線左、右旋轉(zhuǎn)45°，所以工作臺還能在傾斜方向進給，以加工螺旋槽。該銑床還可以安裝圓工作臺以擴大銑削能力。由上述分析可知，X62W型

3、臥式萬能銑床有三種運動。 主運動：主軸帶動銑刀的旋轉(zhuǎn)運動； 進給運動：加工中工作臺帶動工件的移動（包括升降臺的上下移動、下溜板的橫向移動和上溜板工作臺的縱向移動）或圓工作臺的旋轉(zhuǎn)運動； 輔助運動：工作臺帶動工件在三個方向的快速移動及懸梁、刀桿支架的移動。 電力拖動特點與控制要求根據(jù)加工工藝要求，銑床對電力拖動和電氣控制提出以下要求： X62W型萬能臥式銑床的主運動和進給運動之間沒有速度比例協(xié)調(diào)的要求，所以主軸與工作臺各自采用單獨的鼠籠式異步電動機拖動。 主軸電動機M1空載直接啟動，可根據(jù)銑刀的種類預(yù)先選擇正、反轉(zhuǎn)，完成順銑和逆銑，在加工過程中不變換轉(zhuǎn)向。 為了減小負(fù)載波動對銑刀轉(zhuǎn)速的影響以保證

4、加工質(zhì)量，主軸上裝有飛輪，其轉(zhuǎn)動慣量較大。為此，要求主軸電動機有停車制動控制，以提高工作效率。 工作臺的縱向、橫向和垂直三個方向的進給運動由一臺進給電動機M2拖動，三個方向的選擇由兩套操縱手柄通過不同的傳動鏈來實現(xiàn)。每個方向有正、反向運動，要求M2能正/反轉(zhuǎn)。同一時間只允許工作臺向一個方向移動，故三個方向的運動之間應(yīng)有聯(lián)鎖保護。 為了縮短調(diào)整運動的時間，提高生產(chǎn)效率，工作臺應(yīng)有快速移動控制。X62W型銑床是采用快速電磁鐵吸合改變傳動鏈的傳動比來實現(xiàn)快速移動控制的。 使用圓工作臺時，要求圓工作臺的旋轉(zhuǎn)運動與工作臺的垂直、橫向和縱向三個方向的運動之間有聯(lián)鎖控制。即圓工作臺旋轉(zhuǎn)時，工作臺不能向其他方

5、向移動。 為適應(yīng)加工的需要，主軸轉(zhuǎn)速與進給速度應(yīng)有較寬的調(diào)節(jié)范圍，X62W型銑床是采用機械變速的方法，通過改變變速箱傳動比來實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的。為保證變速時齒輪易于嚙合，減小沖擊，要求變速時電動機有點動控制。 進給運動要在銑刀旋轉(zhuǎn)之后才能進行，加工結(jié)束必須在銑刀停轉(zhuǎn)前停止進給運動，以免打壞刀具及出現(xiàn)安全事故。 冷卻泵電動機M3單獨進行控制。為操作方便，主軸電動機的啟/停及工作臺的快速移動需要多地控制。 電氣控制電路分析如圖5-6所示為X62W型萬能銑床的電氣原理圖。它由主電路、控制電路和照明電路組成。M1為主軸電動機，M2為進給電動機，M3為冷卻泵電動機。由于該機床機械操作與電氣開關(guān)密切相關(guān)，因此

6、，在分析電氣原理圖時，應(yīng)對機械操作手柄與相應(yīng)開關(guān)電路的動作關(guān)系、各開關(guān)的作用及狀態(tài)都應(yīng)先了解清楚，然后再分析電路。圖5-6 X62W萬能銑床的電氣原理圖1主電路分析電源由電源開關(guān)QS引入。主軸電動機M1由接觸器KM1控制，由轉(zhuǎn)向選擇開關(guān)SA5預(yù)選轉(zhuǎn)向。接觸器KM2的主觸點串接兩相電阻并與速度繼電器KS配合，實現(xiàn)M1的停車反接制動。另外還通過機械機構(gòu)和接觸器KM2實現(xiàn)主軸變速沖動控制。進給電動機M2由正/反轉(zhuǎn)接觸器KM3、KM4的主觸點實現(xiàn)正/反轉(zhuǎn)，并由快速移動接觸器KM5的主觸點控制快速電磁鐵YA，來決定工作臺的移動速度，當(dāng)KM5接通時為工作臺快速移動，當(dāng)KM5斷開時為工作臺慢速進給。冷卻泵拖

7、動電動機M3由接觸器KM6控制，實現(xiàn)單方向旋轉(zhuǎn)。熔斷器FU1為機床總短路保護，兼做M1的短路保護；FU2為M2、M3及控制變壓器TC、照明燈EL的短路保護；熱繼電器FR1、FR2、FR3分別為M1、M2、M3的過載保護。2控制電路分析該電路控制電器較多，控制電壓采用交流110V，由控制變壓器TL供給。（1）主軸電動機M1的控制控制電路中的SB3和SB4是兩處控制的啟動按鈕，SB1和SB2是兩處控制的停止按鈕，分別裝在床身側(cè)面和工作臺前方。M1通過彈性聯(lián)軸器和變速機構(gòu)的齒輪傳動鏈拖動主軸，使主軸獲得18級不同的轉(zhuǎn)速。 Ml的啟動控制。先合上電源開關(guān)QS，再將主軸換向轉(zhuǎn)換開關(guān)SA5扳到主軸所需要的

8、旋轉(zhuǎn)方向，然后按下啟動按鈕SB3（或SB4），接觸器KM1的線圈得電自鎖，KM1主觸點閉合，M1實現(xiàn)全壓啟動。當(dāng)主軸電動機M1的轉(zhuǎn)速高于140r/min時，速度繼電器KS的常開觸點KS-l（或KS-2）閉合，為M1的反接制動做好準(zhǔn)備。 M1的停車制動控制。當(dāng)需要M1停轉(zhuǎn)時，按下停止按鈕SB1（或SB2），接觸器KM1線圈斷電釋放，同時接觸器KM2線圈通電吸合，KM2主觸點閉合，M1進行反接制動。當(dāng)M1轉(zhuǎn)速低于100r/min時，速度繼電器KS的常開觸點復(fù)原，KM2線圈斷電，其主觸點斷開，M1的反向電源切斷，制動過程結(jié)束，以后依慣性旋轉(zhuǎn)至零。 主軸變速時的沖動控制。主軸變速時的沖動控制，是利用變

9、速手柄與沖動行程開關(guān)SQ7通過機械上的聯(lián)動機構(gòu)進行控制的。變速時，先將主軸變速手柄向下壓，使手柄的榫塊自槽中滑出。然后拉動手柄，使榫塊落到第二道槽內(nèi)為止，轉(zhuǎn)動變速刻度盤，選擇所需的轉(zhuǎn)速，再將變速手柄以連續(xù)較快的速度推回原來的位置。當(dāng)變速手柄推向原來位置時，其聯(lián)動機構(gòu)瞬時壓合變速行程開關(guān)SQ7，使SQ7-2斷開，SQ7-1閉合，KM2線圈通電，M1瞬時反向轉(zhuǎn)動一下，以利于變速時的齒輪嚙合。當(dāng)變速手柄榫塊落入槽內(nèi)時SQ7不再受壓，其觸點即刻復(fù)原，KM2斷電釋放，M1斷電停轉(zhuǎn)，主軸變速沖動結(jié)束。另外，M1在旋轉(zhuǎn)時，可以不按停止按鈕直接進行變速操作，這是因為將變速手柄從原位拉向前面時，壓合行程開關(guān)SQ

10、7，SQ7-2斷開，切斷了KM1線圈電路，電動機M1斷電；同時SQ7-1閉合，使KM2線圈通電吸合，M1反接制動。當(dāng)變速手柄拉到前面后，行程開關(guān)SQ7不再受壓而復(fù)原，主軸電動機M1斷電停轉(zhuǎn)。此時再轉(zhuǎn)動主軸變速盤選擇所需轉(zhuǎn)速，然后再將變速手柄推回，進行變速沖動，完成齒輪的嚙合。但要注意，無論是開車還是停車變速時，都應(yīng)以較快的速度將手柄推回到原始位置，以免通電時間過長，引起M1轉(zhuǎn)速過高而打壞齒輪。（2）工作臺進給電動機M2的控制工作臺的縱向、橫向和垂直運動都由進給電動機M2拖動。接觸器KM3和KM4使M2實現(xiàn)正/反轉(zhuǎn)，用以改變進給方向。它的控制電路采用與縱向運動操作手柄聯(lián)動的行程開關(guān)SQ1、SQ2

11、和橫向及垂直運動機械操作手柄聯(lián)動的行程開關(guān)SQ3、SQ4組成聯(lián)鎖控制。即在選擇三種進給方式的六個方向時，只能進行其中一個方向的移動，以確保操作安全，當(dāng)這兩個機械操作手柄都在中間位置時，各行程開關(guān)都處于未壓的原始狀態(tài)。由圖5-6可知，M2在M1啟動后才能進行工作。在機床接通電源后，將控制圓形工作臺的組合開關(guān)SA3扳到斷開，使觸點SA3-1和SA3-3閉合，SA3-2斷開，然后啟動M1，接觸器KM1線圈得電，使KM1（9-12）閉合，就可進行工作臺的進給控制。 工作臺縱向（左右）運動控制。工作臺縱向運動是由進給電動機M2來拖動的，由工作臺縱向操縱手柄來控制。此手柄是復(fù)式的，一個安裝在工作臺底座的正

12、面中央部位，另一個安裝在工作臺底座的左下方。手柄有三個位置：向右、向左和中間零位。當(dāng)手柄扳到向右或向左運動方向時，手柄的聯(lián)動機構(gòu)一方面使縱向運動傳動絲杠的離合器接合，為縱向運動絲杠的轉(zhuǎn)動做準(zhǔn)備；另一方面壓下行程開關(guān)SQ1或SQ2，使接觸器KM3或KM4線圈通電吸合，控制進給電動機M2的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，進而使縱向運動絲桿正、反轉(zhuǎn)，拖動工作臺向右或向左運動。若將手柄扳到中間位置時，縱向傳動絲杠的離合器脫開，行程開關(guān)SQ1或SQ2斷開，電動機M2斷電，工作臺停止運動。工作臺縱向行程開關(guān)工作狀態(tài)見表5-1。表5-1工作臺縱向行程開關(guān)工作狀態(tài)縱向手柄 觸點向左中間向右SQ1-1斷開斷開閉合SQ1-2閉合閉合

13、斷開SQ2-1閉合斷開斷開SQ2-2斷開閉合閉合工作臺縱向運動的行程可通過安裝在工作臺兩端的擋鐵位置來控制，當(dāng)工作臺縱向運動到極限位置時，擋鐵撞動縱向操縱手柄，使它回到中間位置，工作臺停止運動，從而實現(xiàn)縱向運動的終端保護。 工作臺垂直（上下）和橫向（前后）運動控制。工作臺的垂直運動和橫向運動由工作臺垂直與橫向操縱手柄來控制。此操縱手柄有兩個，分別安裝在工作臺的左側(cè)前方和后方。操縱手柄的聯(lián)動機構(gòu)壓下行程開關(guān)SQ3和SQ4時，同時接通垂直或橫向離合器。此手柄有五個位置，上、下、前、后及中間位置，五個位置是聯(lián)鎖的，各方向的進給不能同時接通。工作臺垂直和橫向行程開關(guān)工作狀態(tài)見表5-2。當(dāng)升降臺運動到上

14、限或下限位置，床身導(dǎo)軌旁的擋鐵撞動該手柄，使其回到中間位置，行程開關(guān)SQ3或SQ4不再受壓，KM3或KM4斷電釋放，進給電動機M2停止旋轉(zhuǎn)，升降臺便停止運動，從而實現(xiàn)垂直運動的終端保護。工作臺的橫向運動的終端保護是由安裝在工作臺左側(cè)底部的擋鐵來撞動垂直與橫向操縱手柄的，使其回到中間位置來實現(xiàn)的。表5-2 工作臺垂直橫向行程開關(guān)工作狀態(tài)垂直及橫向手柄 觸點向前向下中間停向后向上SQ3-1閉合斷開斷開SQ3-2斷開閉合閉合SQ4-1斷開斷開閉合SQ4-2閉合閉合斷開工作臺向上（或向后）運動控制：將KM1通電吸合后，將垂直與橫向操縱手柄扳至向上（或向后）位置，機械上由聯(lián)動機構(gòu)一方面接通垂直（或橫向）

15、傳動絲杠的離合器，為垂直（或橫向）運動絲杠的轉(zhuǎn)動做好準(zhǔn)備；另一方面壓下行程開關(guān)SQ4，其常閉觸點SQ4-2斷開，常開觸點SQ4-1閉合，接觸器KM3線圈得電，其主觸點閉合，電動機M2正轉(zhuǎn)，拖動升降臺向上（或向后）運動，實現(xiàn)工作臺向上（向后）運動。工作臺向下（或向前）運動的控制：當(dāng)垂直與橫向操縱手柄向下（或向前）扳時，其聯(lián)動機構(gòu)一方面使垂直（或橫向）傳動絲杠的離合器接合。另一方面壓下行程開關(guān)SQ3，使其常閉觸點SQ3-2斷開，常開觸點SQ3-1閉合。接觸器KM4線圈得電，KM4主觸點閉合，電動機M2反轉(zhuǎn)，拖動升降臺向下（或向前）運動，實現(xiàn)工作臺向下（或向前）運動。（3）工作臺進給變速時的沖動控制

16、在改變工作臺進給速度時，為了使齒輪易于嚙合，需要進給電動機M2瞬時沖動一下。變速時，先啟動主軸電動機M1，再將進給變速的蘑菇形手柄向外拉出并轉(zhuǎn)動手柄，轉(zhuǎn)盤也跟著轉(zhuǎn)動。將所需進給速度的標(biāo)尺數(shù)字對準(zhǔn)箭頭，然后再將蘑菇形手柄用力向外拉到極限位置并隨即推回原位。就在將蘑菇形手柄用力拉到極限位置瞬間，其連桿機構(gòu)瞬時壓合行程開關(guān)SQ6，使常閉觸點斷開，常開觸點閉合，接觸器KM4線圈通電吸合，進給電動機M2反轉(zhuǎn)，因為只是瞬時接通，故進給電動機M2只是瞬時通電而瞬時沖動一下，從而保證變速齒輪易于嚙合。當(dāng)手柄推回原位后，行程開關(guān)SQ6復(fù)位，接觸器KM4線圈斷電釋放，進給電動機M2瞬時沖動結(jié)束。如果一次瞬間點動齒

17、輪未進入嚙合狀態(tài)，變速沖動手柄不能復(fù)位，此時可再次拉出手柄并再次推回，實現(xiàn)再次變速沖動，直到齒輪嚙合為止。（4）工作臺快速移動的控制工作臺的快速移動也是由進給電動機M2拖動的，在縱向、垂直與橫向的六個方向上都可實現(xiàn)快速移動的控制。動作過程：先將主軸電動機M1啟動，將進給操縱手柄扳到需要的位置，工作臺按照選定的方向和速度做進給移動。再按下快速移動按鈕SB5（或SB6），使接觸器KM5線圈通電吸合。KM5主觸點閉合，使?fàn)恳姶盆F的YA線圈通電吸合。通過杠桿使摩擦離合器合上，減少中間傳動裝置，使工作臺按原運動方向做快速移動。當(dāng)松開快速移動按鈕SB5（或SB6）時，電磁鐵YA斷電，摩擦離合器分離，快速

18、移動停止，工作臺仍按原進給速度繼續(xù)運動。工作臺快速移動是點動控制。若要求快速移動在主軸電動機不轉(zhuǎn)情況下進行時，可先啟動主軸電動機M1，但將主軸電動機M1的轉(zhuǎn)換開關(guān)SA5扳在“停止”位置，再按下SB5（或SB6），工作臺就可在主軸電動機不轉(zhuǎn)的情況下獲得快速移動。（5）圓工作臺的控制銑床如需銑切螺旋槽、弧形槽等曲線時，可在工作臺上安裝圓工作臺及其傳動裝置。圓形工作臺的回轉(zhuǎn)運動也是由進給電動機M2拖動的。圓工作臺工作時，應(yīng)先將進給操作手柄都扳到中間（停止）位置，圓工作臺轉(zhuǎn)換開關(guān)SA3扳到“接通”位置。此時SA3-2閉合，SA3-1和SA3-3斷開。當(dāng)按下主軸啟動按鈕SB3或SB4，主軸電動機便啟動，

19、而進給電動機M2也因接觸器KM4線圈得電而僅以正轉(zhuǎn)方向啟動旋轉(zhuǎn)，帶動圓形工作臺做定向回轉(zhuǎn)運動。通電路徑為：1215161722211920KM4線圈。由于圓工作臺的控制電路中串接了SQ1SQ4的常閉觸點，所以扳動工作臺任一方向的進給操作手柄，都將使圓工作臺停止轉(zhuǎn)動，這就起到圓工作臺轉(zhuǎn)動和長工作臺三個相互垂直方向移動的聯(lián)鎖保護。3冷卻泵電動機M3的控制冷卻泵電動機M3由冷卻泵轉(zhuǎn)換開關(guān)SA1控制，將SA1扳到“接通”位置，接觸器KM6線圈通電吸合，冷卻泵電動機M3啟動旋轉(zhuǎn)，送出冷卻液。4照明電路機床照明電路由變壓器TL供給12V安全電壓，并由控制開關(guān)SA4控制照明燈EL。5電路的聯(lián)鎖與保護X62W

20、型臥式萬能銑床運動較多，電氣控制線路較為復(fù)雜，為安全可靠地工作，電路具有完善的聯(lián)鎖與保護。 主運動與進給運動的聯(lián)鎖：進給電氣控制電路接在主軸電動機線路接觸器KM1（8-13）常開觸點之后，這就保證了只有在啟動主軸電動機之后才可啟動進給電動機，而當(dāng)主軸電動機停止時，進給電動機也立即停止，實現(xiàn)主運動與進給運動的聯(lián)鎖。 工作臺6個方向的聯(lián)鎖：同一時間，工作臺只允許一個方向運動，利用機械和電氣的方法實現(xiàn)了聯(lián)鎖控制。例如，工作臺向左、向右是由同一手柄操作的，手柄本身起到左右運動的聯(lián)鎖作用。工作臺的縱向與橫向、垂直運動的聯(lián)鎖，則是利用電氣方法來實現(xiàn)的。由縱向進給操作手柄控制的SQ1-2與SQ2-2和垂直、橫向操作手柄控制的SQ4-2與SQ3-2組成的兩條并聯(lián)支路控制接觸器KM3和KM4的線圈。若兩個手柄都扳動，則將兩條支路都斷開，使KM3和KM4都不能工作，達到聯(lián)鎖目的，防止兩個手柄同時操作而損壞設(shè)備。